[發明專利]通道損耗均勻且通帶響應平坦的蝕刻衍射光柵器件

在審

• 申請號: 201510737355.3
• 申請日: 2015-11-03
• 公開（公告）號: CN105319629A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 何建軍;穆鴿
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G02B5/18
• 分類號: G02B5/18;G02B6/293
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

技術領域

本發明涉及集成蝕刻衍射光柵器件，具體涉及一種通道損耗均勻且通帶響應平坦的蝕刻衍射光柵器件。

背景技術

目前用于光通信的集成光波導光柵波分復用器件主要有陣列波導光柵(arrayedwaveguidegrating，簡稱AWG)和蝕刻衍射光柵(etcheddiffractiongrating，簡稱EDG)兩種。其中蝕刻衍射光柵具有結構緊湊、易于集成、受工藝容差影響小、可靠性高能優點。N×N的EDG波長路由器可以通過N個波長實現N個輸入和輸出通道間的N²個鏈路連接，大大提高了系統的數據傳輸量，是全光路由系統的重要組成部件。然而，由于EDG波長路由器自由光譜范圍(FreeSpectralRegion,簡稱FSR)一般較小，光柵齒面尺寸大，各輸入輸出通道組合的插入損耗非均勻性大(如N＝4時所有鏈路間最大最小損耗相差約5dB)，而在通信中一般要求輸出通道間的插入損耗非均勻性小于1dB，這就大大影響了EDG波長路由器的可用通道數。因此提高EDG波長路由器的插入損耗均勻性十分重要。同時，EDG的通道頻譜帶寬也是其主要性能之一，頻譜帶寬的增加即頻譜平坦化對放寬通信系統波長控制要求，克服環境溫度改變等具有重要意義。

目前針對陣列波導光柵，已報導的提高輸出通道均勻性的技術主要有：擴大路由器FSR并拋棄邊緣損耗較大通道、在輸出波導出加入特殊結構，改善陣列波導和輸出平板區界面場分布等。S.Kamei等人(S.Kamei,etal,64×64channeluniform-lossandcyclic-frequencyarrayed-waveguidegratingroutermodule,Electron.Lett.,vol.39,no.4,pp83-84,2003)通過設計一個比所需更大FSR的AWG,只使用FSR中間損耗相差小的一部分實現通道損耗均勻。H.Lu等人(H.Lu,etal,Cyclicarrayedwaveguidegratingdeviceswithflat-toppassbandanduniformspectralresponse,,Photon.Technol.Lett.,vol.20,No.1,pp3-5,2008)通過在輸出波導前結合MMI和線性taper結構，實現了AWG的通帶響應平坦和損耗均勻。J.C.Chen等人(J.C.Chen,etal,Waveguidegratingrouterswithgreaterchanneluniformity,Electron.Lett,vol.33,no.23,pp.1951-1952,1997)通過在陣列波導的入口和出口處增加一段輔助波導來改變陣列波導和輸出平板波導交界面上的模場分布，從而提高了各輸出通道的插入損耗均勻性，同時也實現了通帶響應平坦。國家發明專利(ZL201220558264)通過調整AWG中陣列波導的方向分散光能量提高了其損耗均勻性。

然而，以上提高陣列波導光柵各輸出通道間插入損耗均勻性的技術大多數是以需要增加額外的器件或者增大器件尺寸為代價，這樣增加了器件制作工藝的復雜度，而且對頻譜的形狀沒有改善。對于蝕刻衍射光柵波長路由器，現有技術有提出通過旋轉光柵齒面來實現損耗均勻，但還沒有一種技術能夠對蝕刻衍射光柵同時實現提高損耗均勻性和通帶響應的平坦。

發明內容

針對背景技術的不足，本發明的目的在于提出了一種通道間損耗均勻且通帶響應平坦的蝕刻衍射光柵器件，解決了傳統蝕刻衍射光柵各輸出通道插入損耗相差較大的問題，同時通帶響應平坦的設計可以放寬光通信系統中其他部分的性能要求。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明主要由至少一條輸入波導、平板波導區、輸出波導陣列和光柵反射齒面形成光路結構，輸入波導的入射光經平板波導區發散后被光柵反射面反射，再經過平板波導區后被輸出波導陣列接收，所述光路采用羅蘭圓結構；光柵反射齒面的每個齒面均由K個離散點連接構成并形成曲面，器件的光譜響應通帶相應分成K個離散點；光柵反射齒面上每個離散點滿足下面的光柵衍射方程，以此實現通帶響應平坦，同時使得光柵反射面的反射方向偏移常規閃耀光柵反射方向，以達到損耗均勻的效果：